一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸的制作方法

本實用新型涉及一種超聲輔助磨削掏棒機床主軸。

背景技術：

LED（發光二極管）作為綠色照明的典型代表，擁有節能、環保等諸多優勢，近年來迅速滲透到照明領域的各個角落，市場規模快速提升，應用領域不斷延伸，成為未來新能源發展的方向之一。藍寶石晶體具有硬度高、熔點高、透光性好、電絕緣性優良、化學性能穩的特點，是一種集優良的光學、物理和化學性能于一體的多功能晶體材料。目前，90%以上的LED襯底材料均選用藍寶石晶體。目前，藍寶石單晶生長絕大多數為A向生長，而LED中藍寶石晶棒的使用絕大多數是其C面（（0001）面），故在藍寶石晶棒的生產過程中，需要從晶錠側面鉆取C向晶棒。所掏晶棒既要滿足取向要求，又要保證不能給晶棒帶來任何的損傷。而藍寶石脆性大、硬度高，其莫氏硬度僅次于金剛石，高達9。藍寶石晶體的高硬度和高脆性使得對其掏棒加工非常困難，較高效率低，生產成本高。

超聲振動輔助加工是近幾十年發展和應用的一種新型加工方法，大量的理論和實驗研究表明，超聲振動輔助磨削在加工硬脆性難加工材料時具有普通磨削加工無法比擬的工藝效果，具有加工效率高、加工損傷小、零件表面質量好、工具磨損小等優點。因此，將超聲輔助磨削加工技術用于對藍寶石晶體的掏棒加工，對減小晶棒加工損傷、提高掏棒效率及減小掏棒磨頭的磨損具有重要意義。基于此，本實用新型提出一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸用于對藍寶石晶體進行掏棒加工。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸，可用于藍寶石晶體的掏棒加工，以便達到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產成本的目的。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸用于對藍寶石晶體進行掏棒加工，該主軸包括：與機床連接的支承軸承、主軸殼體、超聲電源、超聲振動系統及前端表面帶金剛石磨料的空心套筒工具頭；

機床電機帶動主軸以一定的速度做旋轉運動，從而使得所述工具頭產生旋轉運動；所述超聲振動系統由超聲電源、超聲換能器和超聲變幅桿組成，超聲振動系統產生一定振幅和頻率的超聲振動，使得工具磨頭在旋轉的同時還具有一定頻率和振幅的超聲振動；所述超聲振動系統通過超聲變幅桿之前端節點位置與主軸殼體相固定連接；所述工具頭與超聲振動系統同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿上；超聲信號通過電刷和感應線圈傳遞給超聲振動系統，由超聲變幅桿的軸向振動帶動工具頭做軸向振動。

優選的，所述主軸殼體通過支承軸承固定在機床支架上，并由機床電機驅動做旋轉運動。

優選的，所述超聲振動系統通過超聲變幅桿之前端節點位置與主軸殼體用法蘭相固定連接，由主軸殼體帶動所述超聲振動系統轉動。

優選的，所述工具頭與超聲振動系統同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿前端，由超聲振動系統帶動工具頭旋轉。

優選的，超聲信號由電刷和感應線圈通過導線、導線孔傳遞給超聲振動系統，超聲振動系統通過超聲換能器將超聲電信號轉換成超聲振動，并經過變幅桿將振動振幅放大，并將超聲振動傳遞給工具頭，使得工具頭產生一定振幅和頻率的振動。

優選的，所述工具頭內孔直徑可以根據所需工件的尺寸進行調整，但相應的工具頭其他尺寸則需經過嚴格設計和計算，以確保超聲振動的傳遞。

優選的，所述工具頭上可以用電鍍、釬焊、燒結的方式添加磨料。

優選的，在傳統掏棒加工基礎上添加軸向超聲振動輔助加工，從而達到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產成本。

一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸的使用方法，包括以下步驟：

A1、將超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸裝接在機床上，由電機驅動該超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸對藍寶石晶體進行掏棒加工；

A2、超聲信號通過電刷和感應線圈傳遞給超聲振動系統，超聲振動系統帶動工具頭做軸向振動。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型的超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸是在傳統掏棒加工基礎上添加超聲輔助，從而達到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產成本的目的。

1、主軸殼體通過支撐軸承固定在機床支架上，由電機驅動主軸殼體轉動；超聲振動系統通過超聲變幅桿之前端節點位置與主軸殼體用法蘭相固定連接，由主軸殼體帶動所述超聲振動系統轉動。

2、工具頭與超聲振動系統同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿上，由超聲振動系統帶動所述工具頭旋轉，工具頭內孔直徑可以根據所需工件的尺寸進行調整，但相應的工具頭其他尺寸則需經過嚴格設計和計算，以確保超聲振動的傳遞。

3、超聲信號通過電刷和感應線圈傳遞給超聲波系統，超聲振動系統推動工具頭產生一定頻率和振幅的軸向超聲振動。

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明；但本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸的整體示意圖。

圖2是本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸的工具頭示意圖。

圖3是本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸的超聲振動系統示意圖。

具體實施方式

實施例1

參見圖1-3所示，本實用新型的一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸，包括：與機床連接的支承軸承12、主軸殼體11、超聲電源18、超聲振動系統及前端表面帶金剛石磨料26的空心套筒工具頭19、主軸24、定位螺栓孔25；

機床電機帶動主軸以一定的速度做旋轉運動，從而使得所述工具頭19產生旋轉運動；所述超聲振動系統由超聲電源18、超聲換能器14和超聲變幅桿16組成，超聲振動系統產生一定振幅和頻率的超聲振動，使得工具頭19在旋轉的同時還具有一定頻率和振幅的超聲振動；所述超聲振動系統通過超聲變幅桿16之前端節點位置與主軸殼體11相固定連接；所述工具頭19與超聲振動系統同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿16上；超聲信號通過電刷22和感應線圈23傳遞給超聲振動系統，由超聲變幅桿16的軸向振動帶動工具頭19做軸向振動。

更進一步，所述主軸殼體11通過支承軸承12固定在機床支架13上，并由機床電機驅動做旋轉運動。

更進一步，所述超聲振動系統通過超聲變幅桿16之前端節點位置與主軸殼體11用法蘭21相固定連接，由主軸殼體11帶動所述超聲振動系統轉動。

更進一步，所述工具頭19與超聲振動系統同軸，通過螺栓固定在超聲變幅桿16前端，由超聲振動系統帶動工具頭19旋轉。

更進一步，超聲信號由電刷22和感應線圈23通過導線15、導線孔17傳遞給超聲振動系統，超聲振動系統通過超聲換能器14將超聲電信號轉換成超聲振動，并經過超聲變幅桿16將振動振幅放大，并將超聲振動傳遞給工具頭19，使得工具頭19產生一定振幅和頻率的振動。

更進一步，所述工具頭19內孔直徑可以根據所需工件的尺寸進行調整，但相應的工具頭19其他尺寸則需經過嚴格設計和計算，以確保超聲振動的傳遞。

更進一步，所述工具頭19上可以用電鍍、釬焊、燒結的方式添加磨料26。

更進一步，在傳統掏棒加工基礎上添加軸向超聲振動輔助加工，從而達到提高加工效率、提高加工精度及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產成本。

一種超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸的使用方法，包括以下步驟：

A1、將超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸裝接在機床上，由電機驅動該超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸對藍寶石晶體進行掏棒加工；

A2、超聲信號通過電刷22和感應線圈23傳遞給超聲振動系統，超聲振動系統帶動工具頭19做軸向振動。

本實用新型的超聲振動輔助磨削掏棒機床主軸可用于藍寶石晶體的掏棒加工，大大提高掏棒的加工效率、加工精度以及減小工具磨損、延長工具使用壽命，降低生產成本。

以上所述，僅為本實用新型較佳實施例而已，故不能依此限定本實用新型實施的范圍，即依本實用新型專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新型涵蓋的范圍內。